高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)原理及配置

高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)姓名：張文偉

2024年02月課程目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：掌握高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)技能目標(biāo)：能夠準(zhǔn)確判斷高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)原理及時(shí)處理電氣故障目錄01電動(dòng)機(jī)的概述02電動(dòng)機(jī)工作原理03電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障及狀態(tài)04高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)類(lèi)型01電動(dòng)機(jī)的概述電機(jī)概述電機(jī)——實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)換。發(fā)電機(jī)——將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。電動(dòng)機(jī)——將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。

電動(dòng)機(jī)電機(jī)發(fā)電機(jī)直流電動(dòng)機(jī)

交流電動(dòng)機(jī)直流發(fā)電機(jī)交流發(fā)電機(jī)同步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)（三相和單相）（三相和單相）（籠型和繞線型）

動(dòng)力電機(jī)電機(jī)控制電機(jī):以高效率的能量轉(zhuǎn)換為目的。:以高靈敏度、高準(zhǔn)確度的信號(hào)轉(zhuǎn)換和傳遞為主要目的。02電動(dòng)機(jī)工作原理電動(dòng)機(jī)工作原理電動(dòng)機(jī)：是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一種設(shè)備。它是利用通電線圈（也就是定子繞組）產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并作用于轉(zhuǎn)子鼠籠式式閉合鋁框形成磁電動(dòng)力旋轉(zhuǎn)扭矩。籠型異步電動(dòng)機(jī)外形※

部分額定值：UN400V~690VfN50/60HzPN200kW~2300kW2p2~8※部分額定值：UN690V，2kV~11kVfN50/60HzPN200kW~3000kW2p2~12機(jī)座和端蓋機(jī)座是電動(dòng)機(jī)的支架，通常用鑄鐵或鑄鋼制成機(jī)座定子接線盒U1V1

W1W2U2V2U1V1W1W2U2V2星形(Y)聯(lián)結(jié)U1V1W1W2U2V2三角形(△)聯(lián)結(jié)交流電動(dòng)機(jī)工作原理03電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障及狀態(tài)定子繞組相間短路定子繞組匝間短路定子繞組單相接地異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中三相不平衡運(yùn)行過(guò)程中電動(dòng)機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)機(jī)械過(guò)負(fù)荷，供電電壓降低和頻率降低引起異步電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷電動(dòng)機(jī)供給電壓過(guò)低和過(guò)高投入運(yùn)行時(shí)異步電動(dòng)機(jī)相序錯(cuò)誤，運(yùn)行過(guò)程中電動(dòng)機(jī)軸承溫度過(guò)高以及轉(zhuǎn)子鼠籠斷條對(duì)同步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，還有失步，失磁故障04高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)類(lèi)型電流縱差動(dòng)保護(hù)電流速斷保護(hù)負(fù)序電流保護(hù)(不平衡保護(hù))接地保護(hù)（零序電流保護(hù)）過(guò)熱保護(hù)（溫度保護(hù)）過(guò)負(fù)荷保護(hù)啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)低電壓保護(hù)過(guò)電壓保護(hù)堵轉(zhuǎn)保護(hù)電流縱差動(dòng)保護(hù)用于定子繞組及引出線相間短路的保護(hù)。1.動(dòng)作判據(jù)動(dòng)作量：IOP=|Ia+Ia’|；A相和C相制動(dòng)量：Ires=1/2*|Ia-Ia’|；A相和C相用比率制動(dòng)特性，如圖5-9、102.定值整定最小動(dòng)作電流Iq Iq=Krel*Kap*Kcc*Ker*IN/nTA（

0.2—0.4）

系數(shù)(1.5*1*0.5or1.0*0.1)3．制動(dòng)系數(shù) 躲最大啟動(dòng)電流時(shí)的不平衡

Inub.max=Kap*Kcc*Ker*Ist.max/nTA(Kap取1.5) S=(Krel*Inub.max-Iq)/(Ist.max/nTA-IN/nTA)(Krel取1.3--1.5；一般S為0.3—0.4)4．靈敏度校驗(yàn)

Id=Ik.min/nTA Ires=1/2*Ik.min 由Ires求對(duì)應(yīng)Iop Ksen=Id/Iop>=2差動(dòng)電流速斷保護(hù)取3—8倍額定電流電動(dòng)機(jī)縱差保護(hù)注意事項(xiàng)由于保護(hù)裝置在開(kāi)關(guān)柜上，造成TA二次電纜長(zhǎng)度相差比較大，特別電動(dòng)機(jī)離開(kāi)關(guān)柜較遠(yuǎn)時(shí)更加嚴(yán)重，這就造成不平衡電流顯著增大的現(xiàn)象，甚至中性點(diǎn)出現(xiàn)飽和。要特別注意TA二次側(cè)阻抗不匹配的問(wèn)題。如無(wú)法解決二次不匹配問(wèn)題，則要采用提高定值來(lái)躲過(guò)啟動(dòng)時(shí)的誤動(dòng)，此時(shí)我們可適當(dāng)提高比率制動(dòng)斜率而不宜采用提高最小動(dòng)作電流的措施。電流速斷保護(hù)1．動(dòng)作判據(jù)

Imax≥Iset.H高定值,啟動(dòng)前投入

Imax≥Iset.L低定值,啟動(dòng)后投入

t≥tset保護(hù)延時(shí)

Imax:A相C相取大者(或正序電流)2．保護(hù)定值高定值躲過(guò)最大啟動(dòng)電流整定Iset.H=Krel*Kst*IN/nTA（系數(shù)1.5*實(shí)測(cè)or取7）低定值躲過(guò)自啟動(dòng)電流和躲過(guò)區(qū)外短路時(shí)電動(dòng)機(jī)最大反饋電流整定

Iset.L=Krel*Kst*IN/nTA（系數(shù)1.3*6)時(shí)限當(dāng)電動(dòng)機(jī)用斷路器出口時(shí)，動(dòng)作時(shí)間取0s當(dāng)電動(dòng)機(jī)用F-C做出口時(shí),取0.3秒,額定電流較大時(shí)取0.4s。此時(shí)Krel可取1.1。3.電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間用實(shí)測(cè)啟動(dòng)時(shí)間乘1.2倍,一般電機(jī)可取10s。用其判斷何時(shí)啟動(dòng)結(jié)束。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間經(jīng)驗(yàn)值循環(huán)水泵，電動(dòng)給水泵，送風(fēng)機(jī)，吸風(fēng)機(jī)，磨煤機(jī)一般取20s其它啟動(dòng)較快的取10s負(fù)序電流保護(hù)(不平衡保護(hù))

負(fù)序保護(hù)用于作為匝間短路,斷相,相序反,電源不平衡及不對(duì)稱(chēng)短路的后備保護(hù)，轉(zhuǎn)子開(kāi)焊以及不對(duì)稱(chēng)過(guò)負(fù)荷等。1.動(dòng)作判據(jù)I2≥I2.set

(I2*2–K22)*t≥At≥t2.min及t≤t2.maxA：負(fù)序熱值；K2=I2.set/IN2．負(fù)序保護(hù)定值啟動(dòng)值I2.set按躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)允許的負(fù)序電流整定取I2.set=(0.3～0.4)IN負(fù)序最長(zhǎng)延時(shí)t2.max按電機(jī)能夠承受的最長(zhǎng)時(shí)限整定，一般取20秒，負(fù)序最短延時(shí)t2.min外部短路閉鎖時(shí)取(0.7--1.1)+0.4=1.1—1.9s一般用反時(shí)限特性，如圖5-193．負(fù)序熱值ＡＡ＝K2t*(Iq/I2.set)K2t=0.006～0.01；K2t的選取應(yīng)使Ａ>0.2秒負(fù)序電流保護(hù)注意事項(xiàng)當(dāng)裝有反時(shí)限時(shí)，電動(dòng)機(jī)采用熔斷器時(shí)，電動(dòng)機(jī)動(dòng)作時(shí)間必須大于熔斷器熔斷時(shí)間。否則不宜采用反時(shí)限保護(hù)。過(guò)熱保護(hù)任何原因引起的正序電流增大，出現(xiàn)負(fù)序電流都會(huì)引起電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。保護(hù)設(shè)有告警，跳閘，禁止再啟動(dòng)。1.動(dòng)作判據(jù)

(Ieq*2-1.052)t≥τ等效電流Ieq*2=(k1*I12+k2*I22)/I2N2 其中k1=1；k2=3～10(可取6)；τ:過(guò)熱時(shí)間常數(shù)熱積累達(dá)到70%時(shí)發(fā)過(guò)熱告警信號(hào);熱積累達(dá)到100%時(shí)發(fā)過(guò)熱跳閘命令2.過(guò)熱熱值

發(fā)熱時(shí)間常數(shù)τ應(yīng)由電動(dòng)機(jī)制造廠提供也可由制造廠提供的電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷能力數(shù)據(jù)進(jìn)行估算 如在X倍過(guò)負(fù)荷時(shí)允許運(yùn)行t秒，則可得τ==(X2-1.052)t

若有若干組過(guò)負(fù)荷能力數(shù)據(jù)，則取算出的值中τ最小者。當(dāng)廠家無(wú)提供時(shí)，可取8—9分鐘3.散熱時(shí)間常數(shù)，可取32-36分鐘，一般取4倍發(fā)熱常數(shù)。電動(dòng)給水泵可取45分鐘。過(guò)熱告警系數(shù)，一般取70%-80%的過(guò)熱跳閘值過(guò)熱閉鎖跳閘系數(shù)，一般取50%。注意事項(xiàng):正確計(jì)算電動(dòng)機(jī)的額定電流，否則造成實(shí)際電流大于計(jì)算電流引起熱積累誤跳。過(guò)負(fù)荷保護(hù)啟動(dòng)值躲正常運(yùn)行負(fù)荷

Il.set=Krel*Iloa.max(Krel=1.15—1.2)或Il.set=(1.3—1.5)I2NIop=Krel/Kr*In

在啟動(dòng)結(jié)束后投入(也可以提前投入),動(dòng)作時(shí)間取1.2tst.max,發(fā)信號(hào)。

啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成電機(jī)過(guò)熱

tm≥tst.set 允許最長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間1.2*tst.max

三相電流從0突變判別為啟動(dòng)。從啟動(dòng)電流達(dá)到10%開(kāi)始到電流過(guò)峰值后下降到112%IN測(cè)得的時(shí)間為tm。啟動(dòng)過(guò)長(zhǎng)保護(hù)在啟動(dòng)完畢后自動(dòng)退出。低電壓保護(hù)防止電機(jī)自啟動(dòng),對(duì)次要電機(jī)或不要自啟動(dòng)的電機(jī)裝設(shè)。 三個(gè)線電壓均低于定值且要用低電流閉鎖,TV斷線和開(kāi)關(guān)跳閘閉鎖 定值：I段Uset.L=(65－70)%UN

動(dòng)作時(shí)間取0.5sII段取45-50%Un動(dòng)作時(shí)間取9-10s過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作電壓Uop=1.3UnT=2s電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)保護(hù)電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程和運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生堵轉(zhuǎn)，電流增大，容易燒毀電機(jī)，所以設(shè)置堵轉(zhuǎn)保護(hù)，作用于跳閘。分兩類(lèi)

1不引入開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)時(shí)在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)結(jié)束后投入，如果